[发明专利]基于多手段融合的铁路轨道系统安全实时监控方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及铁路工程监控方法，特别是涉及基于多手段融合的铁路轨道系统的实时监控方法及系统。

背景技术

我国高速铁路全线采用跨区间无缝线路，铺设了多种大号码道岔，存在多种无砟轨道型式，包含长大桥梁、高架车站及路桥、桥隧、路隧过渡段等复杂的线下基础。在高速运营条件下，由于列车运行速度快，对轨道系统的平稳性、安全性及养护维修提出了更高的要求：一方面，由于线路利用率高、行车密度大、天窗时间短，要求其轨道结构及其线下基础少维修或免维修；另一方面，高速运营条件下，由于列车冲击、疲劳效应、温度效应、基础沉降、材料老化等因素的耦合作用，轨道结构不可避免地产生损伤积累、承载能力退化，一旦发生破坏，将影响到列车的安全、平稳运行，导致较大的养护维修工作量，造成重大的损失。对于城市轨道交通线路，由于运输人员密度大，列车追踪时间短等特点，决定了其可维修时间短(仅晚上作业)，作业环境较差，病害出现了不仅难以及时发现而且很难维修，因此也需要对线路实行有效的监测。

目前，国内对于轨道系统的监测，多采用位移观测桩、准直仪、弦线法及温度计进行观测和测量，测试精度差、测试内容少、周期也较长。此外，在非天窗时间，人工检测、轨检车动态检测无法实时掌控线路状态，难以在温度最高的中午和温度最低的夜间进行及时测量，病害一旦发生难以发现，从而直接影响运营安全。

因此，针对铁路轨道系统这一复杂结构体，非常有必要建立综合监测平台，实时测试其安全服役行为，并对可能发生的破坏一定程度上进行预测预警。不仅从技术上提高我国铁路运营的安全性稳定性，更为我国建设世界一流的铁路提供技术保障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供基于多手段融合的轨道系统的安全实时监控方法及系统，以解决由于铁路轨道复杂多变的路况而带来无法实时准确进行监控预警的问题。

为解决上述技术问题，本发明首先根据专利一种高速铁路及城市轨道交通轨道结构试验模拟系统(ZL200910242417.8)、纵横垂向耦合的高速铁路高架车站上无缝道岔的设计方法(ZL200910236546.6)和一种桥上无缝道岔结构体系及其动力分析方法(ZL200910236922.1)，确定监测内容和测点布置位置。

基于上述检测位置的基础上，本发明采用下述技术方案。

基于多手段融合的铁路轨道系统的实时监控方法，该方法步骤包括

S1、利用光纤光栅传感器对轨道系统温度和小位移等低频数据进行采集；

S2、利用视频监测对轨道系统大位移数据进行采集；

S3、利用应力花贴对钢轨垂直应力和横向应力等高频数据进行数据采集；

S4、对步骤S1至S3采集得到的轨道数据进行分析处理，根据轨道及其部件的受力和变形监测数据对可能发生的破坏一定程度上进行预测预警。

优选的，所述步骤S1利用光纤光栅传感器对轨道系统的温度和小位移等低频数据采集包括

在钢轨底部的轨道板适当位置打孔，固定位移传感器的一端。通过安装夹块将光纤光栅位移传感器另一端固定在钢轨底部；

设置钢丝绳长度并固定，使其满足传感器位移量程。

优选的，所述步骤S1利用光纤光栅传感器对轨道系统的温度和小位移等低频数据进行采集包括

对轨道板进行打孔，将温度传感器布置在孔内并做密封处理；

测量轨道板温度的位置包括板中、板边和板角。

优选的，根据当地轨道板钢筋布置图，采用在轨道板板中的注浆孔处打孔放置温度传感器测量板中间温度梯度；

采用轨道板两轨枕间打孔放置温度传感器来测量板边温度；

采用在距板边150mm和70mm处打孔放置温度传感器来测量板角温度。

优选的，所述步骤S2包括

利用固定在护栏上的夹块将中空的摄像头安装杆固定在护栏上；

将摄像头固定在所述摄像头安装杆的上部，将传输线从摄像头安装杆的中空部分顺出与上一级传输设备连接。

优选的，所述步骤S4包括将处理结果与预先设定的报警阈值进行比对，若超限则发出报警提示；

若当前测量值与此项数据历史数据的算术平均值之差大于3倍的历史数据的均方根偏差，则判断该测量值为坏值，不参与数据的处理及分析。

若一段时间内连续或多次出现坏值数据，则判定监控设备出现异常

基于多手段融合的铁路轨道系统的实时监控系统，该系统包括

数据采集单元，用于对轨道系统的温度、应力、位移等进行数据采集；